(57)【要約】      （修正有）【課題】フォーカスエラーを決定する効率的方法を提供する。【解決手段】  荷電粒子ビームを集束する方法であって、この方法は、（ａ）第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査すると共に検出信号の第１のセットを収集するステップ３２０と、（ｂ）第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査すると共に検出信号の第２のセットを収集するステップ３３０と、（ｃ）検出信号の第１および第２のセットを処理して焦点特性を決定するステップ３４０とを含み、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとは最適焦点のロケーションによって異なっている。【選択図】  図７
2006012822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを集束する方法であって、（ａ）第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査すると共に検出信号の第１のセットを収集するステップと、（ｂ）第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査すると共に検出信号の第２のセットを収集するステップと、（ｃ）検出信号の第１のセットおよび第２のセットを処理して焦点特性を決定するステップとを含み、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとが最適焦点のロケーションによって異なる方法。
【請求項２】
第１の焦点パターンが不足焦点の点および過焦点の点を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、第１の区域と理想的に同一の第３の区域から検出信号の第３のセットを収集するように段階（ａ）および段階（ｂ）を反復するステップを含み、処理するステップが更に検出信号の第３のセットを処理する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更に、第１の区域と理想的に同一の参照区域を走査し、同時にほぼ一定の焦点を維持して検出信号の参照セットを収集するステップを含み、処理するステップが更に検出信号の参照セットを処理する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
処理するステップが、第１の軸に沿って、また第２の横軸に沿って、焦点変化を推定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
焦点特性が、第１の軸に沿った焦点変化に応答して、また第２の軸に沿った焦点変化に応答して決定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
処理するステップが、第１の区域のグラディエント像および第２の区域のグラディエント像を生成する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
変更するステップが、機械的平行移動を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
変更するステップが、荷電粒子ビームが伝搬する照明路の特性の変更を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
変更するステップが、荷電ビームデバイスの少なくとも１つの要素とサンプル表面との間の推定空間関係に応答する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
更に、サンプルの上面をマッピングする予備段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の区域が多数の非継続セグメントを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
区域が多数のセグメントを含み、単一のセグメントを走査する間、焦点がサンプル表面に対してほぼ一定に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
処理するステップが、第１の区域の第１軸グラディエント像を生成する工程と、第１の区域の第２軸グラディエント像を生成する工程と、第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算する工程と、および第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
処理するステップが、第２の区域の第１軸グラディエント像を生成する工程と、第２の区域の第２軸グラディエント像を生成する工程と、第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算する工程と、第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算する工程と、第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較する工程と、および第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較する工程と、を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
焦点パターンが傾斜を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
焦点パターンが限定焦点変化を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
段階（ａ）および段階（ｂ）がサンプルの検査セッションの間に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
第１の焦点パターンがサンプルの検査セッション中に適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
第１の焦点パターンがサンプルの検査セッションの間の焦点補正セッション中に適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
第１の区域が第１のサブエリアグループを含み、第２の区域が第２のサブエリアグループを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
処理するステップが、各々のサブエリアからの検出信号を処理してサブエリアのグレードを提供する工程、および各々のサブエリアのグレードに応答して焦点特性を決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
検査システムであって、（i）第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査するように適合され、また第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査するように適合された照明光学系、（ii）第１の区域の走査から生じる検出信号の第１のセットを提供するように適合され、また第２の区域の走査から生じる検出信号の第２のセットを提供するように適合された少なくとも１つの検出器、および（ｃ）検出信号の第１および第２のセットを処理して焦点特性を決定するように適合されたプロセッサを備え、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとが最適焦点のロケーションによって異なるシステム。
【請求項２４】
第１の焦点パターンが不足焦点の点および過焦点の点を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
更に、第１の区域と理想的に同一の第３の区域から検出信号の第３のセットを収集するように段階（ａ）および（ｂ）を反復するように適合され、処理するステップが更に検出信号の第３のセットを処理する工程を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
更に、第１の区域と理想的に同一の参照区域を走査し、同時にほぼ一定の焦点を維持して検出信号の参照セットを収集するように適合され、プロセッサが更に検出信号の参照セットを処理するように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
プロセッサが、第１の軸に沿って、および第２の横軸に沿って焦点変化を推定する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
焦点特性が、第１の軸に沿った焦点変化に応答して、また第２の軸に沿った焦点変化に応答して決定される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
プロセッサが、第１の区域のグラディエント像および第２の区域のグラディエント像を生成する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
変更が機械的平行移動を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
変更が、荷電粒子ビームが伝搬する照明路の特性の変更を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３２】
変更が、荷電ビームデバイスの少なくとも１つの要素とサンプル表面との間の推定空間関係に応答する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３３】
更に、サンプルの上面をマッピングするように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３４】
第１の区域が多数の非継続セグメントを備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３５】
区域が多数のセグメントを備え、単一のセグメントの走査中に、焦点がサンプル表面に対してほぼ固定的に維持される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３６】
プロセッサが、第１の区域の第１軸グラディエント像を生成し、第１の区域の第２軸グラディエント像を生成し、第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算し、第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算するように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３７】
プロセッサが、第２の区域の第１軸グラディエント像を生成し、第２の区域の第２軸グラディエント像を生成し、第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算し、第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算し、第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較し、第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較するように適合された、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
焦点パターンが傾斜を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３９】
焦点パターンが限定焦点変化を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項４０】
サンプルの検査セッション中に焦点を変更するように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項４１】
サンプルの検査セッション中に第１の焦点パターンを適用するように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項４２】
サンプルの検査セッションの間の焦点補正セッションの間に第１の焦点パターンを適用するように適合された、請求項２３に記載のシステム。
【請求項４３】
第１の区域が第１のサブエリアグループを含み、第２の区域が第２のサブエリアグループを備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項４４】
処理するステップが、各々のサブエリアからの検出信号を処理してサブエリアのグレードを提供する工程、および各々のサブエリアのグレードに応答して焦点特性を決定する工程を含む、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
[001]本願は、参照としてここに組み込まれる２００４年６月２１日に出願された米国暫定特許出願６０／５８１，８５４に関連し、その優先権の利益を主張する。
【発明の分野】
【０００２】
[002]本発明は、荷電粒子システム、および荷電粒子ビームを集束する方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[003]現代の検査、欠陥点検、および度量衡ツールは、特徴または欠陥を検査、分析、および測定するため、１つ以上のの荷電粒子ビームを使用する。これらのシステムの解像力は、フォーカスエラー、非点収差などを含む様々なパラメータに応答する。現代のシステムは、更に、スループットを増加させてサンプルを検査、点検、または測定することを必要とする。高スループットシステムは、高速のフォーカスエラー検出方法を必要とする。
【０００４】
[004]特徴および欠陥のサイズが小さくなるにつれて、フォーカスエラーを決定する効率的方法を提供する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
[005]荷電粒子ビームを集束する方法であって、この方法は、（ａ）第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査すると共に検出信号の第１のセットを収集するステップと、（ｂ）第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査すると共に検出信号の第２のセットを収集するステップと、（ｃ）検出信号の第１および第２のセットを処理して焦点特性を決定するステップを含み、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとは最適焦点のロケーションによって異なる。
【０００６】
[006]便宜的に、方法は、検査セッション中に、または検査セッションと検査セッションとの間に第１および／または第２の焦点パターンを適用することを含むことができる。
【０００７】
[007]システムは、（i）第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査するように適合され、また第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査するように適合された照明光学系、（ii）第１の区域の走査から生じる検出信号の第１のセットを提供するように適合され、また第２の区域の走査から生じる検出信号の第２のセットを提供するように適合された少なくとも１つの検出器、および（iii）検出信号の第１および第２のセットを処理して焦点特性を決定するように適合されたプロセッサを備え、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとは最適焦点のロケーションによって異なる。
【０００８】
[008]  本発明を理解し、それが実際にどのように実施されるかを見るため、今から添付の図面を参照して、単なる非限定的例としての好ましい実施形態を説明する。
【図面の詳細な説明】
【０００９】
[0016]本発明の好ましい実施形態および他の実施形態の以下の詳細な説明において、添付の図面が参照される。理解すべきは、当業者が他の実施形態を容易に想像し、本発明の範囲から逸脱することなく変更が行われてもよいことである。
【００１０】
[0017]本発明の様々な実施形態によれば、１つ、２つ、または更に多い焦点パターンを適用することによって、焦点特性を決定することができる。幾つかの図面は第１および第２の焦点パターンを参照するが、焦点パターンの量は変動することができる。２つの焦点パターンは、同じ焦点パターンの一部分であってもよい。
【００１１】
[0018]本発明の実施形態によれば、焦点は、フォーカスエラーを検出させるように、焦点パターンに従って変化することができる。焦点パターンは、適正な焦点からの小さな偏差を含むことができるが、これは必ずしも要求されない。
【００１２】
[0019]焦点パターンは、適正な焦点からの大きい偏差または中程度の偏差を含むことができる。本発明の実施形態によれば、焦点変化が起こる間に撮像される区域を検査させるように、焦点パターンを適用することができるが、これは必ずしも要求されない。焦点変化は、サンプルの検査段階中で起こり得るが、これは必ずしも要求されない。
【００１３】
[0020]本発明の実施形態によれば、特定のサブエリアまたはストリップの走査中に焦点を固定することができ、その間に、異なったサブエリアまたはストリップの間で焦点が変化する。
【００１４】
[0021]焦点パターンは、特定の領域が走査される間に適用される。その領域のサイズは、サンプルごと、走査ごと、領域ごとに変化することができる。
【００１５】
[0022]本発明の実施形態によれば、前に検出されたフォーカスエラー、走査されたサンプルのパターンまたは形状などに応答して、焦点パターンの１つ以上のの特性を決定することができる。
【００１６】
[0023]便宜的に、サンプルが横（便宜的には垂直）軸に沿って平行移動される間、焦点は虚の第１軸に沿って変化する。これは、必ずしも要求されない。サンプルが静止し、検査システムの一部分が動くシステムで、方法を適用することができる。本発明の他の実施形態によれば、サンプルと検査システムとの間に回転変位が導入される間に、方法を適用することができる。
【００１７】
[0024]便宜的に、方法は、サンプルからの散乱荷電粒子ビームを収集するステップを含むが、これは必ずしも要求されない。
【００１８】
[0025]以下の図面は検査システムを参照する。注意すべきは、他のシステム、例えば、度量衡システム、点検システムなどに本発明を適用できるが、これらに限定されないことである。
【００１９】
[0026]本発明者はウェハを検査したが、他のサンプル、例えば、限定ではなくレチクルを走査することができる。更に注意すべきは、透過検査システムに本発明を応用できることである。
【００２０】
[0027]図１は、本発明の実施形態に従った検査システムの一部分１０を示す。注意すべきは、本発明を応用するため、様々な従来技術の荷電粒子ビームデバイスを使用できることであり、このようなデバイスには、１つ以上の荷電粒子ビームを利用するデバイスが含まれる。
【００２１】
[0028]注意すべきは、このような従来技術のシステムが、焦点の高速変更を実行でき、また本発明の様々な実施形態に従って検出信号を処理できなければならないことである。サンプルのスライスの単一走査中に、様々な回数で高速焦点変更を適用することができる。便宜的に、高速走査変化は、１ｃｍ／ｓｅｃのレートを超過してはならない。
【００２２】
[0029]部分１０は多くの構成要素を含む。幾つかの構成要素はオプションである。一部は、照明光学系および検査光学系を含む。照明光学系は、荷電粒子ビームを生成しサンプルの方へ向ける。荷電粒子ビームの焦点は、照明光学系の様々な構成要素によって変更可能である。「光学系」の用語は、対物レンズ、磁気コイル、磁極片、静電レンズ、アパーチュア、スキャナなどの構成要素を含む。これらの構成要素は、荷電粒子ビームの様々な特性に影響を与える。光学系は、更に、電源、電流源、これらの構成要素を制御する構成要素などの構成要素を含むことができる。
【００２３】
[0030]照明路は、荷電粒子ビーム源１１を含む。源１１は、通常、電子銃、フィラメント、抑制器、換気扇、および陽極を含む。荷電粒子ビーム源１１の次に、上方八重極１２、アパーチュアアライメントコイル１３、ビーム限定アパーチュア１４、ブランカ（ｂｌａｎｋｅｒ）１５、差動真空アパーチュア１６、上方コイルグループ１７、ブランキングアパーチュア１９、下方コイルグループ２０、下方八重極２１、および磁気対物レンズ２２が続く。荷電粒子ビームは、更に、ファラデーカップ１８へ転換されてもよい。
【００２４】
[0031]検査路は、磁気対物レンズ２２、下方オクタピュール（ｏｃｔａｐｕｌｅ）２１、下方コイルグループ２０、ビーム曲げ電極２４、静電クワドラピュール（ｑｕａｄｒａｐｕｌｅ）２６、静電集束レンズ２８、グランドアパーチュア３０、静電フィルタ３２、および検出器３４を含む。
【００２５】
[0032]部分１０の様々な構成要素は、高電圧モジュール４０から高電圧を受ける。様々な構成要素、および特に磁気構成要素は、電流供給モジュール４２から電流を受ける。
【００２６】
[0033]荷電粒子ビームの焦点は、照明路の様々な構成要素、例えば、上方および下方コイルグループ１７および２０、上方および下方八重極１２および２１によって変化（変調）を受ける。微細な焦点変化は、通常、八重極によって達成される。
【００２７】
[0034]典型的には、検査システムは、更に、ステージ、像プロセッサ、真空室、光学構成要素、マンマシン（ｍａｎ  ｍａｃｈｉｎｅ）インタフェースなどを含む。荷電粒子ビームは真空中を伝搬する。
【００２８】
[0035]図２は、本発明の実施形態に従った第１の焦点パターン１１０および第２の焦点パターン１２０を示す。
【００２９】
[0036]図２は、サンプルまたは走査プロセスにおける様々な不正確性を無視した理想的焦点パターンを示す。注意すべきは、サンプルと荷電粒子ビームの光学系との間の距離が、様々な結果、例えば、サンプル面の曲率、ステージの不正確性などに起因して、サンプル走査中に、変化できることである。
【００３０】
[0037]便宜的に、走査プロセス中に適用された焦点パターンは、更に、様々なサンプルおよび検査システムの不正確性および偏差に応答する。
【００３１】
[0038]サンプル製造の不正確性、検査システムの機械的不正確性（例えば、ステージの曲率）を含む様々な理由に起因して、サンプルと検査システムの光学系との間の距離は変化する。高解像力検査を使用するとき、サブミクロンの高さの変化も焦点に影響を与える。典型的には、これらの焦点変化を調整するため、（検査システムのステージによって運搬される）サンプルの予備的マッピングが起こる。このマップは、サンプル偏差および検査システム偏差の双方を反映するが、サンプルマップと呼ばれる。
【００３２】
[0039]この予備的マッピングは、比較的正確で時間がかかる。サンプルのマッピングロケーションのセットが選択される。各々のマッピングロケーションで、荷電粒子ビームがサンプルへ向けられて検査され、同時に、最適焦点を位置決めするため焦点変化が変更される。焦点が発見された後、焦点変化のマップを提供するため、（例えば、外挿によって）様々なマッピングロケーションの焦点が処理される。注意すべきは、マッピングを行うため、フリンジベース（ｆｒｉｎｇｅ  ｂａｓｅ）方法などを含む様々な従来技術の方法を適用できることである。
【００３３】
[0040]便宜的には、１つ以上の「一般的」焦点パターン、例えば、焦点パターン１１０および１２０が決定される。これらの「一般的」焦点パターンは、各々のサンプルのマッピングに従って調整され、ある一定のサンプルが走査される間に適用できる一意の焦点パターンが提供される。
【００３４】
[0041]一度、このようなマッピングが達成されると、焦点補正シーケンス中に適用される焦点パターンは、マッピングおよび前述した焦点パターンに応答する。
【００３５】
[0042]図２は、荷電粒子ビームが虚のＹ軸に沿って走査される間の（システムの焦点を制御する制御信号によって表される）焦点の変化を示す。注意すべきは、この走査の間、サンプルは、通常、虚のＸ軸に沿って動かされることである。注意すべきは、所望の焦点パターンを提供するため、複数の制御信号を使用できることである。
【００３６】
[0043]焦点パターン１１０および１２０の双方は傾斜線であり、これらの傾斜線は最適焦点だけ相互から異なる。最適焦点は、理論的には、曲線と水平軸との間の交点に位置決めされる。
【００３７】
[0044]図３は、図１の第１および第２の曲線１１０および１２０に関連づけられたフォーカスグレードの関係を示す。
【００３８】
[0045]焦点パターン、例えば、焦点パターン１１０および焦点パターン１２０が適用されるものと仮定したとき、フォーカスグレードは、最適焦点からの偏差を反映する。曲線１３０は、第１の焦点パターン１１０を適用することによって達成されるフォーカスグレードを示し、曲線１４０は、第２の焦点パターンを適用することによって達成されるフォーカスグレードを示す。注意すべきは、焦点パターン間の既知の差の結果、および第１および第２の区域の走査間の未知の焦点差の結果として、フォーカスグレードが異なることである。この未知の焦点差を発見しなければならない。
【００３９】
[0046]便宜的に、各々の焦点パターンから２つのフォーカスグレードが生成される。
【００４０】
[0047]フォーカスグレードは、フォーカスエラーの二乗に応答し、また最適焦点に対して対称である。したがって、曲線１３０および曲線１４０は放物線の形状を有する。
【００４１】
[0048]２つの放物線の間の水平変位は、第１および第２の焦点パターン間のシフトに応答し、また走査間の未知の焦点差に応答する。水平変位は測定され、焦点補正信号を決定するために使用される。（ａ）最適焦点は、これら２つの放物線が相互に交差する点に位置決めされ、（ｂ）各々の曲線の最適焦点は、放物線の中心（または最小）に位置決めされると仮定すれば、（i）１つの放物線の最小点を発見して、対応する高さの値（Ｚｍｉｎ１）を記憶し、（ii）放物線間の水平変位（ΔＺ）を決定し、（iii）最小点へ水平変位の半分を加えるか（曲線１３０の最小から）、最小点から水平変位の半分を減じる（曲線１４０の最小から）ことによって、最適焦点を発見することができる。
【００４２】
[0049]典型的な照明路の構成要素は収差を導入し、したがって焦点のロケーションはＹ軸およびＸ軸に沿って異なる。適正な焦点を決定するため、（１つはｘ軸に沿って、他の１つはＹ軸に沿って）方法は２つのグラディエント像を生成する。
【００４３】
[0050]図４は、本発明の実施形態に従ってサンプルのマッピングに応答する焦点パターン１６０を示す。
【００４４】
[0051]前述したように、焦点パターンは、サンプルのマッピングに従って調整される。
【００４５】
[0052]第１の焦点パターン１６０は、サンプルマッピングの線形部分を表す線形マッピング曲線１５０および第１の線形曲線１３０の重ね合わせである。
【００４６】
[0053]第１の焦点パターンは、最適焦点からの大きな偏差を含む。走査されるサンプルのカバー範囲における大きなギャップを防止するため、第１の焦点パターンは比較的短くて急峻である。したがって、サンプルの小さな区域だけが焦点から外れて走査される。
【００４７】
[0054]本発明の他の実施形態によれば、焦点パターンは小さな高さの変化を含む。これらの小さな変化は、サンプルからの像の獲得を妨害せず、したがって像内にギャップを形成することなく、検査フェーズ中に実現可能である。便宜的に、これらの変化はサンプルの大きな区域に適用可能であるが、これは必ずしも要求されない。
【００４８】
[0055]本発明者は、比較的小さな焦点偏差を含む正弦焦点パターンを使用した。この正弦パターンはサンプルのマップへ加えられた。
【００４９】
[0056]図５は、本発明の実施形態に従った正弦焦点パターン１７０および線形マッピングパターン１８０を示す。
【００５０】
[0057]実際の焦点パターン１９０は、双方のパターンの重ね合わせである。
【００５１】
[0058]図６は、本発明の実施形態に従った検査期間および短い焦点補正期間のタイミングを示すタイミング図２００を含む。
【００５２】
[0059]説明の便宜上、タイミング図２００は、４つの検査期間（ＩＰ１〜ＩＰ４  ２１１〜２１４）および３つの焦点補正期間（ＦＣ１〜ＦＣ３  ２２１〜２２３）を示すが、期間の数は変化することができる。更に注意すべきは、各々の期間の長さは、他の期間と異なってもよいことである。便宜的には、検査期間は長く、焦点補正期間よりもはるかに長い。
【００５３】
[0060]検査期間および焦点補正期間は交錯する。各々の焦点補正期間は、２つの検査期間の間にある。第１、第２、および第３の検査期間ＩＰ１〜ＩＰ３  ２１１〜２１４の次に、第１、第２、および第３の焦点補正期間ＦＣ１〜ＦＣ３  ２２１〜２２３が続く。ＩＰ１、ＦＣ１、ＩＰ２、ＦＣ２、ＩＰ３、ＦＣ３、およびＩＰ４は、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６で開始する。ＩＰ４はＴ７で終了する。
【００５４】
[0061]Ｔ１で、サンプルのマッピングは完了していると仮定する。
【００５５】
[0062]第１の検査期間ＩＰ１  ２１１中に、サンプルマッピングに従って焦点が変更され、サンプルの第１の部分が撮像される。
【００５６】
[0063]焦点変更は、更に、前の焦点補正期間、例えば、サンプルの前の走査の間に適用された焦点補正期間、サンプルの他のストライプの走査などに応答することができる。
【００５７】
[0064]各々の焦点補正期間（ＦＣ１〜ＦＣ３）中に、サンプルのマッピングに応答可能な焦点パターンに従って焦点が変化させられ、更に焦点の補正も許される。便宜的には、各々の焦点パターンは不足焦点の点および過焦点の点を含む。
【００５８】
[0065]各々の検査期間ＩＰ２〜ＩＰ４中の焦点は、サンプルのマッピングに応答するが、更に、先行する焦点補正期間の結果に応答する。便宜的には、このような検査期間が開始する前（または、このような期間が開始した直後）、前の焦点補正期間の結果に応答して焦点が補正される。
【００５９】
[0066]図７は、本発明の実施形態に従った荷電粒子ビームを集束する方法３００を示すフローチャートである。
【００６０】
[0067]方法３００は、サンプルの上面をマッピングする段階３１０から開始する。
【００６１】
[0068]段階３１０の次に、第１の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時にサンプルの第１の区域を走査すると共に検出信号の第１のセットを収集する段階３２０が続く。検出信号の第１のセットは、走査された第１の区域の像を表す像を形成することができる。便宜的に、第１の区域の像はＩ１（ｉ，ｊ）で示される。
【００６２】
[0069]便宜的に、第１の焦点パターンは、不足焦点の点および過焦点の点を含む。
【００６３】
[0070]段階３２０の次に、第２の焦点パターンに従って荷電粒子ビームの焦点を変更し、同時に第１の区域と理想的に同一の第２の区域を走査すると共に検出信号の第２のセットを収集する段階３３０が続く。検査信号の第２のセットは、走査された第２の区域の像を表す像を形成することができる。便宜的に、第２の区域の像はＩ２（ｉ，ｊ）で示される。
【００６４】
[0071]本発明の実施形態によれば、変更は機械的平行移動を含む。便宜的に、変更は、荷電粒子ビームが伝搬する照明路の特性変更を含むことができる。便宜的に、変更は、荷電ビームデバイスの少なくとも１つの要素とサンプル表面との間の推定距離に応答する。
【００６５】
[0072]便宜的に、段階３２０および３３０は、サンプルを撮像中に何回か反復される。注意すべきは、各々の反復中に、新しい像が獲得されることである。便宜的に、段階３２０および３３０は、更に、第１の区域と理想的に同一の第３の区域から検出信号の第３のセットを収集するように反復され、更に処理は、検出信号の第３のセットの処理を含む。
【００６６】
[0073]便宜的に、方法３００は、更に、第１の区域と理想的に同一の参照区域を走査し、同時にほぼ一定の焦点を維持して検出信号の参照セットを収集するステップを含み、処理は更に検出信号の参照セットを処理するステップを含む。
【００６７】
[0074]便宜的に、第１の区域は多数の非継続セグメントを含む。便宜的に、区域は多数のセグメントを含み、焦点はサンプル表面に対して実質的に固定されたままに維持され、その間に単一のセグメントが走査される。
【００６８】
[0075]本発明の様々な実施形態によれば、焦点パターンは多くの形状を有することができる。それは継続するか、継続しないことができる。便宜的に、焦点パターンの形状は、検査システムの特性、特に焦点変化要素の応答時間に応答して決定される。本発明者は、傾斜形状焦点パターンおよび正弦形状焦点パターンを使用したが、他の形状および様々な形状の組み合わせを使用することができる。
【００６９】
[0076]便宜的に、段階３２０および３３０は、ウェハの検査セッション中に実行される。本発明の実施形態によれば、第１の焦点パターンは、サンプルの検査セッション中に適用される。便宜的に、第１の焦点パターンは、サンプルの検査セッションの間の焦点補正セッションの間に適用される。
【００７０】
[0077]本発明の実施形態によれば、第１の区域は第１のサブエリアグループを含み、第２の区域は第２のサブエリアグループを含む。便宜的に、処理は、各々のサブエリアからの検出信号を処理してサブエリアグレードを提供し、各々のサブエリアのグレードに応答して焦点特性を決定することを含む。
【００７１】
[0078]段階３３０の次に、検出信号の第１および第２のセットを処理して焦点特性を決定する段階３４０が続き、第１の焦点パターンと第２の焦点パターンとは最適焦点のロケーションによって異なっている。
【００７２】
[0079]本発明の実施形態によれば、段階３４０は、第１の軸（例えば、虚のＹ軸）に沿った焦点変化を推定し、および第２の横軸（例えば、虚のＸ軸）に沿った焦点変化を推定することを含む。便宜的に、焦点特性は、第１の軸に沿った焦点変化に応答して決定され、および第２の軸に沿った焦点変化に応答して決定される。便宜的に、段階４３０は、第１の区域の２つのグラディエント像、および第２の区域の２つのグラディエント像を生成することを包含する。
【００７３】
[0080]便宜的に、段階３４０は、（i）第１の区域の第１軸グラディエント像を生成し、（ii）第１の区域の第２軸グラディエント像を生成することと、（iii）第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算することと、（iv）第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算することとを含む。
【００７４】
[0081]便宜的に、段階３４０は、（i）第２の区域の第１軸グラディエント像を生成し、（ii）第２の区域の第２軸グラディエント像を生成することと、（iii）第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算することと、（iv）第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードを計算することと、（v）第１の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第１軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較することと、（vi）第１の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードと第２の区域の第２軸グラディエント像のフォーカスグレードとを比較することとを含む。
【００７５】
[0082]グラディエント像がＧｘ１、Ｇｘ２、Ｇｙ１、およびＧｙ２で表され、フォーカスグレードがラインごとに計算されて、ＦｏｃｕｓＧｒａｄｅｘ１（ｌｉｎｅ＿ｊ）、ＦｏｃｕｓＧｒａｄｅｘ２（ｌｉｎｅ＿ｊ）、ＦｏｃｕｓＧｒａｄｅｙ１（ｌｉｎｅ＿ｊ）、およびＦｏｃｕｓＧｒａｄｅｙ２（ｌｉｎｅ＿ｊ）で表されると仮定すれば、次の数学条項は、前述した処理の第１段階を表す。
【００７６】
【数１】
2006012822.tif 000003
【００７７】
【数２】
2006012822.tif 000004
【００７８】
【数３】
2006012822.tif 000005
【００７９】
【数４】
2006012822.tif 000006
【００８０】
【数５】
2006012822.tif 000007
【００８１】
【数６】
2006012822.tif 000008
【００８２】
[0083]特定のラインのフォーカスグレードは、最良焦点におけるフォーカスグレードおよびそれからの高さの偏差の二乗に比例する。
【００８３】
[0084]本発明の実施形態によれば、多数の反復パターン（セル）を含むサンプルに方法を適用することができる。反復パターン（セル）の第１のグループを走査する間に第１の焦点パターンを適用することができ、反復パターン（セル）の第２のグループを走査する間に第２の焦点パターンを適用することができる。このような場合、前述した段階を適用することができるが、本発明の他の実施形態によれば、像内の最良ラインを選択する代わりに、方法は、最良セルを選択することができる。フォーカスエラーは、最良セルのロケーションを比較することによって計算することができる。
【００８４】
[0085]本発明は、従来のツール、手順、および構成要素を使用することによって実施することができる。したがって、このようなツール、構成要素、および手順の詳細は、ここで記述されない。これまでの説明で、本発明の完全な理解を提供するため、多くの具体的詳細、例えば、テスト構造の形状、および電気光学的にアクティブな材料が記述された。しかし、本発明は、具体的に記述された詳細に頼らなくても、実施可能であることが認識されるであろう。
【００８５】
[0086]この開示では、本発明の例示的実施形態のみ、およびその万能性の少数の例のみが図示および説明される。本発明は、様々な他の組み合わせおよび環境で使用可能であり、ここで表現される発明的概念の範囲内で変化または修正可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に従ったサンプル検査システムの一部分を示す。
【図２】本発明の実施形態に従った第１の焦点パターンおよび第２の焦点パターンを示す。
【図３】図１の第１および第２の曲線に関連づけられたフォーカスグレードの間の関係を示す。
【図４】本発明の実施形態に従った焦点マッピングに応答する焦点パターンを示す。
【図５】本発明の実施形態に従った正弦焦点パターンおよび線形マッピングパターンを示す。
【図６】検査期間、およびそれらの間に適用される少数の短い焦点補正セッションのタイミングを示すタイミング図を含む。
【図７】本発明の実施形態に従って荷電粒子ビームを集束する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１０…検査システムの一部分、１１…荷電粒子ビーム源、１２…上方八重極（オクタピュール）、１３…アパーチュアアライメントコイル、１４…ビーム限定アパーチュア、１５…ブランカ、１６…差動真空アパーチュア、１７…上方コイルグループ、１８…ファラデーカップ、１９…ブランキングアパーチュア、２０…下方コイルグループ、２１…下方オクタピュール（八重極）、２２…磁気対物レンズ、２４…ビーム曲げ電極、２６…静電クワドラピュール、２８…静電収束レンズ、３０…グラウンドアパーチュア、３２…静電フィルタ、３４…検出器、４０…高電圧モジュール、４２…電流供給モジュール、１１０…第１の焦点パターン、１２０…第２の焦点パターン、１３０…曲線、１４０…曲線、１５０…線形マッピング曲線、１６０…焦点パターン、１７０…正弦焦点パターン、１８０…線形マッピングパターン、１９０…実際の焦点パターン、２００…タイミング図、２１１…ＩＰ１（検査期間１）、２１２…ＩＰ２（検査期間２）、２１３…ＩＰ３（検査期間３）、２１４…ＩＰ４（検査期間４）、２２１…ＦＣ１（焦点補正期間１）、２２２…ＦＣ２（焦点補正期間２）、２２３…ＦＣ３（焦点補正期間３）、３００…方法、３１０…段階、３２０…段階、３３０…段階、３４０…段階、Ｔ１…時間、Ｔ２…時間、Ｔ３…時間、Ｔ４…時間、Ｔ５…時間、Ｔ６…時間、Ｔ７…時間、Ｔ８…時間、Ｚｍｉｎ１…高さの値１、Ｚｍｉｎ２…高さの値２、ΔＺ…放物線の間の水平変位
【図１】
2006012822.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2006012822000001.pdf